JP2017507475A - Light emitting device including a detachable wavelength converter - Google Patents

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Abstract

照明デバイス100は、ロック機構114、302、304を含む支持構造体102、104と、支持構造体102、104に接触して配置される光源106と、第1の波長範囲から第2の波長範囲に光を変換し、光を受け取る光入射面と光を放射する光出射面とを有する波長変換器110とを含む。波長変換器110は、ロック機構を介してロック位置にある支持構造体102、104に離脱可能に接続され、光入射面は、光源106と光学的に接触して配置される。The illumination device 100 includes a support structure 102, 104 including a locking mechanism 114, 302, 304, a light source 106 disposed in contact with the support structure 102, 104, and a first wavelength range to a second wavelength range. And a wavelength converter 110 having a light incident surface for receiving light and a light emitting surface for emitting light. The wavelength converter 110 is detachably connected to the support structures 102 and 104 in the lock position via a lock mechanism, and the light incident surface is disposed in optical contact with the light source 106.

Description

本発明は、発光デバイスに関する。特に、本発明は、波長変換器を含む改良型発光デバイスに関する。   The present invention relates to a light emitting device. In particular, the present invention relates to an improved light emitting device including a wavelength converter.

新規で、よりエネルギー効率の良い照明デバイスの開発は、社会が直面している重要な技術的課題の1つである。従来の照明ソリューションよりもエネルギー効率の良い一般的な技術は、しばしば、発光ダイオード(LED)といった固体光源に基づいている。   The development of new and more energy efficient lighting devices is one of the important technical challenges facing society. Common technologies that are more energy efficient than conventional lighting solutions are often based on solid state light sources such as light emitting diodes (LEDs).

すべてではないが、ほとんどの市販されている高効率固体光源は、不所望の波長の光、例えばUV光、青色光、紫色光等の光も放射する。更に、固体光源から放射される光は、集束されていない。高輝度光源は、スポット照明、デジタル光投影、車両照明、ランプ及び照明器具を含む多くの応用にとって興味深い。これらの目的に、高度に透明のルミネッセンス材料において、より短い波長の光を、より長い波長の光に変換する波長変換器を使用することが可能である。放射光の輝度又は強度を増加させるために、より長い波長の光が、波長変換器の1つの表面からのみ抽出される。   Most, but not all, commercially available high-efficiency solid state light sources also emit undesired wavelengths of light, such as UV light, blue light, violet light, and the like. Furthermore, the light emitted from the solid state light source is not focused. High intensity light sources are of interest for many applications including spot lighting, digital light projection, vehicle lighting, lamps and luminaires. For these purposes, it is possible to use wavelength converters that convert shorter wavelength light into longer wavelength light in highly transparent luminescent materials. In order to increase the brightness or intensity of the emitted light, longer wavelength light is extracted from only one surface of the wavelength converter.

しかし、このような応用において、光源からの光を、大抵の場合、波長変換を提供する透明蛍光体を含む波長変換器に効果的に結合させることが重要である。更に、LEDがルミネッセンス層に光学的に結合されている点からの光損失を回避するために、生成された光をルミネッセンス層内に維持することが望ましい。米国特許第7,982,229号は、青色LEDから光を受け、当該光をより長い波長の光に変換し、当該光を出射面に案内する蛍光体を含み、結果として生じる輝度が高い変換構造体について説明している。しかし、このような照明デバイスは、顧客が、色、形状又はアスペクト比といった照明デバイスの特定の所望の特性を考慮するように、照明デバイスをカスタマイズする又は適応させることができない。更に、新たな開発によって、このような照明デバイスに望ましく使用されるべきより効率的な波長変換器が提供される。米国特許出願公開第2009/0086475A1号は、可変厚さを有する蛍光体構成要素を光源に対して動かすことができる色調整可能な発光デバイスについて開示している。欧州特許第2555261A1は、様々な蛍光体を有する部分を含む蛍光体要素について開示しており、当該要素を、発光領域に対して動かすことができる。   However, in such applications, it is important to effectively couple the light from the light source to a wavelength converter that includes a transparent phosphor that provides wavelength conversion in most cases. Furthermore, it is desirable to maintain the generated light within the luminescent layer to avoid light loss from the point where the LED is optically coupled to the luminescent layer. U.S. Pat. No. 7,982,229 includes a phosphor that receives light from a blue LED, converts the light into light of a longer wavelength, and guides the light to the exit surface, resulting in high luminance conversion The structure is described. However, such lighting devices do not allow the customer to customize or adapt the lighting device to take into account certain desired characteristics of the lighting device, such as color, shape or aspect ratio. In addition, new developments provide more efficient wavelength converters that should be desirably used in such lighting devices. U.S. Patent Application Publication No. 2009/0086475 A1 discloses a color tunable light emitting device that can move a phosphor component having a variable thickness relative to a light source. European Patent No. 2555261A1 discloses a phosphor element that includes portions having various phosphors, which can be moved relative to the light emitting area.

発光デバイスの上記所望の特性に関して、本発明は、カスタマイズ可能で適応可能であることにより、更なる開発を考慮でき、又は、顧客が改良型照明デバイスをカスタマイズすることを可能にする、当該改良型照明デバイスを介して、発光デバイスの性能を向上させることを一般的な目的とする。   With respect to the desired characteristics of the light emitting device, the present invention is customizable and adaptable so that it can be considered for further development or the customer can customize the improved lighting device. It is a general object to improve the performance of a light emitting device via a lighting device.

本発明の第1の態様によれば、これらの及び他の目的は、ロック機構を含む支持構造体と、支持構造体に接触して配置される光源と、第1の波長範囲から第2の波長範囲に光を変換し、光を受け取る光入射面と光を放射する光出射面とを有する波長変換器とを含む照明デバイスを介して、達成される。波長変換器は、ロック機構を介してロック位置にある支持構造体に離脱可能に接続され、光入射面は、光源と光学的に接触して配置される。   According to the first aspect of the present invention, these and other objects include a support structure including a locking mechanism, a light source disposed in contact with the support structure, and a second from a first wavelength range. This is accomplished via an illumination device that includes a wavelength converter having a light incident surface that converts light into the wavelength range and receives light and a light exit surface that emits light. The wavelength converter is detachably connected to the support structure in the locked position via a locking mechanism, and the light incident surface is disposed in optical contact with the light source.

デバイスの目的は、照明を提供することであり、一般的に、発光ダイオード(LED)又は他の固体光源である光源は、この機能を提供する主な構成要素である。波長変換器は、第1の波長範囲から第2の波長範囲に光を変換する。なお、この変換は、通常、短波長から長波長への変換である。更に、波長変換器は、通常、蛍光体を含むルミネッセンス構造体の形で提供される。   The purpose of the device is to provide illumination, and a light source, typically a light emitting diode (LED) or other solid state light source, is the main component that provides this function. The wavelength converter converts light from the first wavelength range to the second wavelength range. This conversion is usually a conversion from a short wavelength to a long wavelength. Furthermore, the wavelength converter is usually provided in the form of a luminescent structure comprising a phosphor.

支持構造体とは、波長変換器を、ロック機構を介してロック位置にある光源を含む支持構造体に離脱可能に接続する構造体として理解されるべきである。したがって、波長変換器は、照明デバイスをカスタマイズする又はアップグレードするために、別の交換可能な波長変換器と交換される交換可能な波長変換器であると理解されるべきである。支持構造体は更に、光源を含み、波長変換器は、波長変換器の光を受け取る光入射面が、光源から光を受け取るように配置される。一実施形態では、光源の光出射面が、波長変換器の光入射面と、支持構造体の表面との間に配置される。例えば光源は、光源の光出射面を除き、支持構造体に埋め込まれ、光源の当該光出射面は、波長変換器の光入射面に面する。波長変換器によって受け取られた光は、次に、光出射面を介して放射される前に、第2の波長範囲に変換される。波長変換器に入るすべての光子に生じる可能性があるわけではない光変換処理によって、少量の光が変換されない可能性はある。   A support structure is to be understood as a structure that releasably connects the wavelength converter to a support structure that includes a light source in a locked position via a locking mechanism. Thus, it should be understood that a wavelength converter is a replaceable wavelength converter that is replaced with another replaceable wavelength converter to customize or upgrade the lighting device. The support structure further includes a light source, and the wavelength converter is positioned such that a light incident surface that receives the light of the wavelength converter receives light from the light source. In one embodiment, the light exit surface of the light source is disposed between the light entrance surface of the wavelength converter and the surface of the support structure. For example, the light source is embedded in the support structure except for the light emitting surface of the light source, and the light emitting surface of the light source faces the light incident surface of the wavelength converter. The light received by the wavelength converter is then converted to the second wavelength range before being emitted through the light exit surface. A small amount of light may not be converted by a light conversion process that may not occur for all photons entering the wavelength converter.

本発明は、離脱可能に接続される波長変換器を使用することによって、波長変換器を置換又は交換でき、これにより、使用される材料によって色や色点を、又は、光出射面の形状若しくはアスペクト比によって照明デバイスから放射される光の強度をカスタマイズできるという認識に基づいている。更に、研究及び開発によって、本発明による照明デバイスに使用することができる新規でかつより効率的な波長変換器が提供されてよく、これにより、照明デバイスの他の部分を再利用することで、費用を削減することができる。   The present invention can replace or replace the wavelength converter by using a releasably connected wavelength converter, thereby changing the color or color point depending on the material used, or the shape of the light exit surface or It is based on the recognition that the intensity of light emitted from the lighting device can be customized by the aspect ratio. Furthermore, research and development may provide a new and more efficient wavelength converter that can be used in the lighting device according to the present invention, thereby reusing other parts of the lighting device, Cost can be reduced.

本発明の一実施形態によれば、支持構造体は、光源に熱的に結合されるヒートシンクを含んでもよい。光源をヒートシンクに熱的に結合することによって、光源の冷却が向上され、光源は、温度が高過ぎることによる故障又は性能低下なく、長時間にわたって又は無期限に、より効率的に光を生成することができる。   According to one embodiment of the present invention, the support structure may include a heat sink that is thermally coupled to the light source. By thermally coupling the light source to the heat sink, the cooling of the light source is improved and the light source produces light more efficiently over a long period or indefinitely without failure or performance degradation due to too high a temperature. be able to.

本発明の別の実施形態によれば、ヒートシンクは、波長変換器に熱的に結合されてよい。波長変換器とヒートシンクとの間に熱結合を提供することによって、波長変換器は、温度が高過ぎることによる故障又は性能低下なく、長時間にわたって又は無期限に、より効率的に光を変換することが可能にされる。   According to another embodiment of the present invention, the heat sink may be thermally coupled to the wavelength converter. By providing thermal coupling between the wavelength converter and the heat sink, the wavelength converter converts light more efficiently over extended periods or indefinitely without failure or performance degradation due to too high temperatures. Is made possible.

本発明の一実施形態によれば、波長変換器は、100マイクロメートル未満、好適には50マイクロメートル未満、及び、最も好適には20マイクロメートル未満である空隙によって、ヒートシンクから離されていてよい。100マイクロメートル未満の小さい空隙は、波長変換器をヒートシンクから光学的に分離させつつ、優れた熱伝導率を提供する。波長変換器をヒートシンクから光学的に分離させることによって、波長変換器から光が漏れ出る可能性のある界面は、波長変換器と空気との界面である。空気は、1の屈折率を有するので、光が波長変換器から出る可能性は減少される一方で、デバイスの有利な冷却特性が維持される。   According to one embodiment of the invention, the wavelength converter may be separated from the heat sink by a gap that is less than 100 micrometers, preferably less than 50 micrometers, and most preferably less than 20 micrometers. . Small voids less than 100 micrometers provide excellent thermal conductivity while optically separating the wavelength converter from the heat sink. By optically separating the wavelength converter from the heat sink, the interface through which light can leak from the wavelength converter is the interface between the wavelength converter and air. Since air has a refractive index of 1, the possibility of light exiting the wavelength converter is reduced while the advantageous cooling characteristics of the device are maintained.

本発明の一実施形態によれば、支持構造体は、第1の部分と、第2の部分と、ロック機構とを含んでよく、第1の部分は、ロック機構が第1の部分を、第2の部分に対して固定位置に維持し、これにより、波長変換器が第1の部分と第2の部分との間にしっかりと保持される位置になるように、第2の部分に向かって移動可能である。ロック機構を使用することによって、第1の部分が、ロック位置となるように第2の部分に向かって移動可能である支持構造体を提供することによって、波長変換器は、第1の部分と第2の部分との間にしっかりと保持される。要するに、波長変換器はクランプされる。ロック位置とは、第1の部分が、第2の部分に対して、当該位置に自動的に留まり、これにより、波長変換器を保持する手段が提供される位置であると理解されるべきである。   According to one embodiment of the present invention, the support structure may include a first part, a second part, and a locking mechanism, wherein the first part includes a locking mechanism that includes the first part, Maintained in a fixed position relative to the second part, so that the wavelength converter is in a position that is securely held between the first part and the second part. Can be moved. By using a locking mechanism, the wavelength converter is coupled to the first part by providing a support structure that is movable toward the second part such that the first part is in the locked position. It is held firmly between the second part. In short, the wavelength converter is clamped. The locked position is to be understood as a position where the first part automatically stays in that position relative to the second part, thereby providing a means for holding the wavelength converter. is there.

本発明の別の実施形態によれば、照明デバイスは更に、光源と光入射面との間であって、かつ、光源と光入射面とに接触して配置され、また、光源からの光を波長変換器に導く圧縮可能な光学要素を含んでよい。圧縮可能な光学要素とは、波長変換器がしっかりと保持されるときに、波長変換器と支持構造体との直接的な物理的接触が波長変換器の表面には有害でありうるので、当該接触を阻止するように、当該光学要素が波長変換器と支持構造体との間に圧縮されるように圧縮可能である光学要素と理解されるべきである。更に、光学要素の屈折率を調節することによって、光源からの光の大部分が、光学要素によって、波長変換器へと結合され、これにより、照明デバイスの効率が向上される。   According to another embodiment of the present invention, the lighting device is further disposed between the light source and the light incident surface and in contact with the light source and the light incident surface, and also emits light from the light source. A compressible optical element leading to the wavelength converter may be included. A compressible optical element is such that when the wavelength converter is held firmly, direct physical contact between the wavelength converter and the support structure can be detrimental to the surface of the wavelength converter. It should be understood as an optical element that is compressible such that the optical element is compressed between the wavelength converter and the support structure to prevent contact. Furthermore, by adjusting the refractive index of the optical element, most of the light from the light source is coupled by the optical element to the wavelength converter, thereby improving the efficiency of the illumination device.

本発明の一実施形態によれば、光学要素は、1.4未満、好適には1.2未満の屈折率を有してよい。これらの屈折率によって、光学要素は、光の大部分を波長変換器へと結合することができ、これにより、デバイスの効率が更に向上される。本発明の様々な実施形態では、波長変換器は、通常、約1.7の屈折率を有し、幾つかの実施形態では、最大で約2.0の屈折率を有する。   According to an embodiment of the invention, the optical element may have a refractive index of less than 1.4, preferably less than 1.2. These refractive indices allow the optical element to couple most of the light into the wavelength converter, which further improves the efficiency of the device. In various embodiments of the present invention, the wavelength converter typically has a refractive index of about 1.7, and in some embodiments has a refractive index of up to about 2.0.

本発明の一実施形態によれば、照明デバイスは更に、波長変換器と支持構造体との間であって、かつ、波長変換器と支持構造体とに接触して配置される圧縮可能な光学要素を含み、圧縮可能な光学要素は、圧縮可能な光学要素と波長変換器との界面において屈折される光を反射する。支持構造体と波長変換器との間であって、かつ、支持構造体と波長変換器とに接触して配置される圧縮可能な光学要素を、光を反射するように構成することによって、波長変換器からの光の大部分が、光出射面を介して波長変換器から出て、これにより、照明デバイスによって放射される光の輝度が向上される。   According to one embodiment of the present invention, the illumination device further comprises a compressible optical element disposed between the wavelength converter and the support structure and in contact with the wavelength converter and the support structure. The compressible optical element includes an element that reflects light that is refracted at the interface between the compressible optical element and the wavelength converter. By configuring a compressible optical element disposed between and in contact with the support structure and the wavelength converter to reflect light, the wavelength is Most of the light from the converter exits the wavelength converter via the light exit surface, which improves the brightness of the light emitted by the lighting device.

本発明の一実施形態によれば、圧縮可能な光学要素は、熱伝導性であってよい、好適には約1W/mKを上回る熱伝導率を有する。熱伝導性の圧縮可能な光学要素を提供することによって、波長変換器は、支持構造体に熱的に結合される。波長変換器を支持構造体に熱的に結合させることによって、波長変換器は、温度が高過ぎることによる故障又は性能低下なく、長時間にわたって又は無期限に、より効率的に光を変換することができる。   According to one embodiment of the present invention, the compressible optical element may be thermally conductive and preferably has a thermal conductivity greater than about 1 W / mK. By providing a thermally conductive compressible optical element, the wavelength converter is thermally coupled to the support structure. By thermally coupling the wavelength converter to the support structure, the wavelength converter can convert light more efficiently over a long period or indefinitely without failure or performance degradation due to too high a temperature. Can do.

本発明の別の実施形態によれば、圧縮可能な光学要素の厚さは、100マイクロメートル未満であってよく、好適には20マイクロメートル未満である。100マイクロメートルよりも薄いといったように薄い圧縮可能な光学要素は、波長変換器から支持構造体に熱を効率的に伝導する。   According to another embodiment of the invention, the thickness of the compressible optical element may be less than 100 micrometers, preferably less than 20 micrometers. Thin compressible optical elements, such as thinner than 100 micrometers, efficiently conduct heat from the wavelength converter to the support structure.

本発明の一実施形態によれば、支持構造体は、第2の部分に旋回可能に接続される第1の部分を含んでよく、第1の部分は、ロック位置となるように、第2の部分に向かって旋回可能であり、これにより、波長変換器が第1の部分と第2の部分との間にしっかりと保持される。ロック位置となるように、第2の部分に向かって旋回可能である第1の部分を有する支持構造体を提供することによって、波長変換器は、第1の部分と第2の部分との間にしっかりと保持される。要するに、波長変換器はクランプされる。ロック位置とは、第1の部分が、第2の部分に対して、当該位置に自動的に留まり、これにより、波長変換器を保持する手段が提供される位置であると理解されるべきである。   According to one embodiment of the present invention, the support structure may include a first portion pivotally connected to the second portion, the first portion being in the locked position so that the second portion is in the locked position. The wavelength converter can be held firmly between the first part and the second part. By providing a support structure having a first portion that is pivotable toward the second portion so as to be in a locked position, the wavelength converter is located between the first portion and the second portion. Firmly held. In short, the wavelength converter is clamped. The locked position is to be understood as a position where the first part automatically stays in that position relative to the second part, thereby providing a means for holding the wavelength converter. is there.

本発明の別の実施形態によれば、支持構造体は更に、突出部を含み、波長変換器は、突出部に対応する凹部を含み、突出部は、波長変換器をロック位置にしっかりと保持するように凹部に係合する。突出部を含む支持構造体と、対応する凹部を含む波長変換器とを提供することによって、波長変換器は、閉じた又はロックした位置において、突出部が凹部に係合することによって、支持構造体に離脱可能に接続され、これにより、波長変換器がしっかりと保持される。   According to another embodiment of the present invention, the support structure further includes a protrusion, the wavelength converter includes a recess corresponding to the protrusion, and the protrusion holds the wavelength converter firmly in the locked position. To engage the recess. By providing a support structure that includes a protrusion and a wavelength converter that includes a corresponding recess, the wavelength converter is configured such that the protrusion engages the recess in a closed or locked position. Removably connected to the body, which holds the wavelength converter firmly.

本発明の一実施形態によれば、支持構造体は更に、突出部を含み、波長変換器は更に、波長変換器を部分的に取り囲む熱伝導層を含み、熱伝導層は、波長変換器が支持構造体に接続されると、支持構造体に接触し、熱伝導層は、突出部に対応する凹部を含み、突出部は、波長変換器を支持構造体に対してロック位置にしっかりと保持するように凹部に係合する。突出部を含む支持構造体と、対応する凹部を含み、波長変換器を囲む熱伝導層とを提供することによって、波長変換器は、閉じた又はロックした位置において、突出部が凹部に係合することによって、支持構造体に離脱可能に接続され、これにより、波長変換器がしっかりと保持される。更に、波長変換器を部分的に取り囲む熱伝導層は、波長変換器から支持構造体に熱を伝達するので、波長変換器は、温度が高過ぎることによる故障又は性能低下なく、長時間にわたって又は無期限に、より効率的に光を変換することができる。   According to one embodiment of the present invention, the support structure further includes a protrusion, the wavelength converter further includes a heat conducting layer that partially surrounds the wavelength converter, the heat conducting layer comprising the wavelength converter. When connected to the support structure, it contacts the support structure, the heat conducting layer includes a recess corresponding to the protrusion, the protrusion firmly holding the wavelength converter in a locked position relative to the support structure. To engage the recess. By providing a support structure that includes a protrusion and a thermally conductive layer that includes a corresponding recess and surrounds the wavelength converter, the wavelength converter engages the recess in the closed or locked position. By doing so, it is removably connected to the support structure, so that the wavelength converter is securely held. Furthermore, the heat conducting layer that partially surrounds the wavelength converter transfers heat from the wavelength converter to the support structure, so that the wavelength converter can be used for a long time or without failure or performance degradation due to too high a temperature. Light can be converted more efficiently indefinitely.

本発明の一実施形態によれば、照明デバイスは更に、光出射面に光学的に接続され、波長変換器を、光方向転換要素と支持構造体との間に離脱可能に保持する当該光方向転換要素を含んでよい。光方向転換要素は、例えばコリメータ、レンズ、プリズム又は光の方向を転換する任意の他の既知の光学素子であってよい。光方向転換要素は、好適には、波長変換器が、光方向転換要素と支持構造体の一部との間にクランプされるように配置される。   According to one embodiment of the present invention, the lighting device is further optically connected to the light exit surface, and the light direction of the wavelength converter is releasably held between the light redirecting element and the support structure. A conversion element may be included. The light redirecting element may be, for example, a collimator, a lens, a prism or any other known optical element that redirects the light. The light redirecting element is preferably arranged such that the wavelength converter is clamped between the light redirecting element and a part of the support structure.

本発明の第2の態様によれば、上記目的は、支持構造体と、支持構造体に接触して配置される光源と、第1の波長範囲から第2の波長範囲に光を変換し、光を受け取る光入射面と光を放射する光出射面とを有する波長変換器とを含む照明デバイスを含む照明システムによっても満たされる。波長変換器は、支持構造体に離脱可能に接続され、光入射面は、光源に光学接触して配置される。照明システムは更に、波長変換器の少なくとも1つの特性、及び/又は、波長変換器の光出射面によって放射される光の少なくとも1つの特性を検出する検出器と、検出器及び光源に接続される制御ユニットとを含み、制御ユニットは、波長変換器及び/又は波長変換器の光出射面によって放射される光の検出された特性に基づいて光源を制御する。   According to a second aspect of the present invention, the object is to convert a light from a first wavelength range to a second wavelength range, a support structure, a light source disposed in contact with the support structure, It is also satisfied by an illumination system that includes an illumination device that includes a wavelength converter having a light incident surface that receives light and a light exit surface that emits light. The wavelength converter is detachably connected to the support structure, and the light incident surface is disposed in optical contact with the light source. The illumination system is further connected to a detector for detecting at least one characteristic of the wavelength converter and / or at least one characteristic of light emitted by the light exit surface of the wavelength converter, and to the detector and the light source. And a control unit that controls the light source based on the detected properties of the light emitted by the wavelength converter and / or the light exit surface of the wavelength converter.

本発明の第2の態様の多くの特徴及び利点は、第1の態様の上記特徴及び利点と同様である。しかし、照明システムは更に、波長変換器の少なくとも1つの特性、及び/又は、波長変換器の光出射面によって放射される光の少なくとも1つの特性を検出する検出器と、検出器及び光源に接続される制御ユニットとを含む。制御ユニットは、波長変換器又は波長変換器によって放射される光の検出された特性に基づいて光源を制御する。したがって、波長変換器が、別の波長変換器によって置換されると、制御ユニットは、検出された特性に依存して、又は、波長変換器から放射される必要のある光量に依存して、より多くの又は少ない光を出力するように、光源を効率的に制御することができる。   Many features and advantages of the second aspect of the invention are similar to those described above for the first aspect. However, the illumination system further connects to a detector for detecting at least one characteristic of the wavelength converter and / or at least one characteristic of light emitted by the light exit surface of the wavelength converter, and to the detector and the light source Control unit. The control unit controls the light source based on the wavelength converter or a detected characteristic of the light emitted by the wavelength converter. Thus, if the wavelength converter is replaced by another wavelength converter, the control unit will depend more on the detected characteristics or on the amount of light that needs to be emitted from the wavelength converter. The light source can be efficiently controlled to output more or less light.

本発明の更なる特徴及び利点は、添付の請求項及び以下の説明を検討することにより、明らかとなろう。当業者であれば、本発明の様々な特徴は、本発明の範囲から離れることなく、以下に説明される実施形態以外の実施形態を作成するために組み合わされてもよいことは認識できるであろう。   Additional features and advantages of the invention will be apparent from a review of the appended claims and the following description. One skilled in the art will recognize that the various features of the present invention may be combined to create embodiments other than those described below without departing from the scope of the present invention. Let's go.

本発明の本態様及び他の態様は、本発明の一実施形態を示す添付図面を参照して、以下により詳細に説明される。   This and other aspects of the invention are described in more detail below with reference to the accompanying drawings, which illustrate one embodiment of the invention.

図1は、本発明の一実施形態による照明デバイスの略側面図である。FIG. 1 is a schematic side view of a lighting device according to an embodiment of the present invention. 図2は、本発明の別の実施形態による照明デバイスの略側面図である。FIG. 2 is a schematic side view of a lighting device according to another embodiment of the present invention. 図3は、本発明の別の実施形態による照明デバイスの略側面図である。FIG. 3 is a schematic side view of a lighting device according to another embodiment of the present invention. 図4は、本発明の別の実施形態による照明デバイスの略側面図である。FIG. 4 is a schematic side view of a lighting device according to another embodiment of the present invention. 図5は、本発明の別の実施形態による照明デバイスの略側面図である。FIG. 5 is a schematic side view of a lighting device according to another embodiment of the present invention.

本詳細な説明では、本発明による発光デバイスの実施形態は、主に、LED光源を含む発光デバイスを参照して説明される。なお、これは、本発明の範囲を限定するものではなく、本発明は、例えば他のタイプの光源との併用といった他の状況にも適用可能である。更に、図面に示されるLEDの数も、概略的な表現に過ぎない。使用時、数、比質量偏差及び他のそのような詳細は、各応用によって決定される。   In this detailed description, embodiments of light emitting devices according to the present invention are described primarily with reference to light emitting devices that include LED light sources. Note that this does not limit the scope of the present invention, and the present invention can be applied to other situations, for example, in combination with other types of light sources. Furthermore, the number of LEDs shown in the drawing is only a schematic representation. In use, the number, specific mass deviation and other such details are determined by each application.

次に、本発明を、最初に構造に注目し、次に照明デバイスの機能について注目する図面を参照して説明する。   The invention will now be described with reference to the drawings, first focusing on the structure and then focusing on the function of the lighting device.

図1は、本発明の一実施形態による照明デバイス100の側面図である。照明デバイス100は、第1の部分102と第2の部分104とを含む支持構造体を含む。照明デバイスは更に、第1の波長範囲から第2の波長範囲に光を変換する波長変換器110を含む。光を提供する主な構成要素は、ここでは、3つの光源106として示され、光源106は、通常、LED又はレーザダイオードであり、以下、そのように呼ぶ。しかし、他のタイプの固体光源を、本発明の範囲において使用してもよい。LED106は、支持構造体104と接触して配置される。ここでは、LEDは、支持構造体104の波長変換器110に面している表面内に埋め込まれ、LED106の発光面は、波長変換器110に面している。LED106からの光を波長変換器110に導くように配置される圧縮可能な光学要素108が、LED106と接触して配置される。光が波長変換器110に入る表面は、光入射面であり、当該光入射面は、圧縮可能な光学要素108を介してLED106と、また、光学要素108を介してLED106の波長変換器110の光入射面に面している発光面とに、光学的に接触する。圧縮可能な光学要素108は更に、波長変換器110には有害である、支持構造体と波長変換器110との物理的な接触も阻止する。したがって、ロック位置では、光学要素108は、波長変換器110の光入射面とLED106の発光面との間にクランプされる。図1に示される本発明の実施形態では、波長変換器110と支持構造体の第1の部分102との間に配置される圧縮可能な光学要素112が更にある。圧縮可能な光学要素112は、圧縮可能な光学要素112と波長変換器110との界面において、光を反射する。圧縮可能な光学要素112は更に、波長変換器110には有害である、波長変換器110と支持構造体との物理的な接触も阻止する。圧縮可能な光学要素108、112は更に、波長変換器110からの熱を支持構造体に伝導する。支持構造体102、104は更に、ヒートシンク(図示せず)を含んでもよい。したがって、より多くの熱が、波長変換器110から支持構造体を通じて伝達される。熱は、使用時に、波長変換器110における第1の波長範囲から第2の波長範囲への変換処理中に生成される。したがって、波長変換器110から熱を伝達することによって、波長変換器110は、温度が高過ぎることによる故障又は性能低下なく、長時間にわたって又は無期限に、より効率的に光を変換することができるようになる。支持構造体102、104内に含まれる又はその一部であるヒートシンク(図示せず)は、LED106にも結合されていてもよく、したがって、LED106も、温度が高過ぎることによる故障又は性能低下なく、長時間にわたって又は無期限に、より効率的に光を生成することができる。   FIG. 1 is a side view of a lighting device 100 according to an embodiment of the present invention. The lighting device 100 includes a support structure that includes a first portion 102 and a second portion 104. The lighting device further includes a wavelength converter 110 that converts light from the first wavelength range to the second wavelength range. The main components that provide light are here shown as three light sources 106, which are typically LEDs or laser diodes, hereinafter referred to as such. However, other types of solid state light sources may be used within the scope of the present invention. The LED 106 is placed in contact with the support structure 104. Here, the LED is embedded in the surface of the support structure 104 facing the wavelength converter 110, and the light emitting surface of the LED 106 faces the wavelength converter 110. A compressible optical element 108 arranged to direct light from the LED 106 to the wavelength converter 110 is placed in contact with the LED 106. The surface on which light enters the wavelength converter 110 is a light incident surface, which is incident on the LED 106 via the compressible optical element 108 and on the wavelength converter 110 of the LED 106 via the optical element 108. Optically contacts the light emitting surface facing the light incident surface. The compressible optical element 108 also prevents physical contact between the support structure and the wavelength converter 110 that is detrimental to the wavelength converter 110. Accordingly, in the locked position, the optical element 108 is clamped between the light incident surface of the wavelength converter 110 and the light emitting surface of the LED 106. In the embodiment of the invention shown in FIG. 1, there is further a compressible optical element 112 disposed between the wavelength converter 110 and the first portion 102 of the support structure. The compressible optical element 112 reflects light at the interface between the compressible optical element 112 and the wavelength converter 110. The compressible optical element 112 also prevents physical contact between the wavelength converter 110 and the support structure, which is detrimental to the wavelength converter 110. The compressible optical elements 108, 112 further conduct heat from the wavelength converter 110 to the support structure. The support structures 102, 104 may further include a heat sink (not shown). Thus, more heat is transferred from the wavelength converter 110 through the support structure. In use, heat is generated during the conversion process from the first wavelength range to the second wavelength range in the wavelength converter 110. Thus, by transferring heat from the wavelength converter 110, the wavelength converter 110 can more efficiently convert light over a long period of time or indefinitely without failure or performance degradation due to too high a temperature. become able to. A heat sink (not shown) included in or part of the support structure 102, 104 may also be coupled to the LED 106, so that the LED 106 is also free from failure or performance degradation due to too high temperatures. Can generate light more efficiently over a long period of time or indefinitely.

支持構造体は更に、ロック機構114を含む。ロック機構114によって、第1の部分102は、図1に示される位置になるように、第2の部分104に向かって移動可能である。図1に示される位置では、ロック機構114は、第1の部分を、第2の部分104に対して固定位置に維持し、これにより、波長変換器110を、支持構造体の第1の部分102と第2の部分104との間に、光学要素108が波長変換器110の光入射面とLED106の発光面との間にクランプされるように、しっかりと保持する。第1の部分102と第2の部分104との間の距離を増加することによって、ロック機構114は、波長変換器110が取り除かれて、色又は光出射面の形状若しくはアスペクト比といった異なる特性を有する別の波長変換器110によって置換されることを可能にする。これにより、波長変換器110を支持構造体に、離脱可能に接続する。したがって、波長変換器は、置換可能又は交換可能な波長変換器110である。ロック機構114は、スナップロック、クリックロック、ツイストロック、バイオネットロック又はねじロックといった任意の既知のロック機構であってよい。ロック機構114は更に、ロック機能を達成するために、ばね又は他の機械式構成要素を含んでもよい。   The support structure further includes a locking mechanism 114. By the locking mechanism 114, the first portion 102 is movable toward the second portion 104 so as to be in the position shown in FIG. In the position shown in FIG. 1, the locking mechanism 114 maintains the first portion in a fixed position relative to the second portion 104, thereby allowing the wavelength converter 110 to move to the first portion of the support structure. Between 102 and the second portion 104, the optical element 108 is held firmly so as to be clamped between the light incident surface of the wavelength converter 110 and the light emitting surface of the LED 106. By increasing the distance between the first portion 102 and the second portion 104, the locking mechanism 114 eliminates the wavelength converter 110 and provides different characteristics such as color or shape or aspect ratio of the light exit surface. It can be replaced by another wavelength converter 110 having. Thereby, the wavelength converter 110 is detachably connected to the support structure. Thus, the wavelength converter is a replaceable or replaceable wavelength converter 110. The locking mechanism 114 may be any known locking mechanism such as a snap lock, click lock, twist lock, bayonet lock or screw lock. The locking mechanism 114 may further include a spring or other mechanical component to achieve the locking function.

波長変換器110は、好適には、平滑面(即ち、研磨面)を有し、図1に示されるように、棒又はロッド状(即ち、細長い)の形状である。圧縮可能な光学要素108、112は、好適には、1.4よりも低く、更には、1.2よりも低いように設定される屈折率を有するシリコーン材料、又は、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)といったフルオロポリマーで作られている。更に、シリコーン材料及びPTFEは、支持構造体102、104内に含まれるヒートシンク(図示せず)に熱を効率的に伝導する。波長変換器110は、好適には、Ceドープされたイットリウム・アルミニウム・ガーネット(YAG、YAL12)、ルテチウム・アルミニウム・ガーネット(LuAG)、LuGaAG又はLUYAGでできている。YAG、LUAG、LuGaAG又はLuYAGは、光を短波長から長波長に変換する。波長変換器は、本質的に、(M 1ーx−yII III )3(MIV 1−z 12−(ここで、Mは、Y、Lu又はその混合物を含む群から選択され、MIIは、Gd、La、Yb又はその混合物を含む群から選択され、MIIIは、Tb、Pr、Ce、Er、Nd、Eu又はその混合物を含む群から選択され、MIVはAlであり、Mは、Ga、Sc又はその混合物を含む群から選択され、01、00.1、0lである);(M 1−x−yII ,MIII 3−(ここで、Mは、Y、Lu又はその混合物を含む群から選択され、MIIは、Gd、La、Yb又はその混合物を含む群から選択され、MIIIは、Tb、Pr、Ce、Er、Nd、Eu、Bi、Sb又はその混合物を含む群から選択され、01、00.1である);(M 1−x−yII III )S1−zSez-(ここで、Mは、Ca、Sr、Mg、Ba又はその混合物を含む群から選択され、MIIは、Ce、Eu、Mn、Tb、Sm、Pr、Sb、Sn又はその混合物を含む群から選択され、MIIIは、K、Na、Li、Rb、Zn又はその混合物を含む群から選択され、00.01、00.05、0lである);(M 1−x−yII III )O(ここで、Mは、Ca、Sr、Mg、Ba又はその混合物を含む群から選択され、MIIは、Ce、Eu、Mn、Tb、Sm、Pr又はその混合物を含む群から選択され、MIIIは、K、Na、Li、Rb、Zn又はその混合物を含む群から選択され、00.1、00.1である);(M 2−xII III )O7−(ただし、Mは、La、Y、Gd、Lu、Ba、Sr又はその混合物を含む群から選択され、MIIは、Eu、Tb、Pr、Ce、Nd、Sm、Tm又はその混合物を含む群から選択され、MIIIは、Hf、Zr、Ti、Ta、Nb又はその混合物を含む群から選択され、01である);(M 1−xII III 1−yIV )O3−(ただし、Mは、Ba、Sr、Ca、La、Y、Gd、Lu又はその混合物を含む群から選択され、MIIは、Eu、Tb、Pr、Ce、Nd、Sm、Tm又はその混合物を含む群から選択され、MIIIは、Hf;Zr、Ti、Ta、Nb又はその混合物を含む群から選択され、MIVは、Al、Ga、Sc、Si又はその混合物を含む群から選択され、0.1、00.1である);又はその混合物を含む群から選択される材料で作られている。波長変換器に使用できる別の波長変換材料は、量子ドットである。量子ドットは、通常、ほんの数ナノメートルの幅又は直径を有する半導体物質の小さい結晶である。このような量子ドットは、ポリマー(シリコーン、PMMA、PET)又はセラミック/ガラス性材料といったマトリクス材料に組み入れられる。入射光によって励起されると、量子ドットは、結晶のサイズ及び材料によって決定される色の光を放射する。したがって、量子ドットのサイズを適応させることによって、特定の色の光を生成することができる。可視範囲内の発光を有する最も知られている量子ドットは、硫化カドミウム(CdS)及び硫化亜鉛(ZnS)といったシェルを有するセレン化カドミウム(CdSe)に基づいている。リン化インジウム(InP)、硫化銅インジウム(CuInS2)及び/又は硫化銀インジウム(AgInS2)といったカドミウムフリー量子ドットを使用することもできる。量子ドットは、非常に狭い発光帯を示し、したがって、飽和色を示す。更に、発光色は、量子ドットのサイズを適応することによって容易に調整できる。当技術分野において知られている任意のタイプの量子ドットを、本発明に使用してよい。しかし、環境に対する安全及び配慮の理由から、カドミウムフリー量子ドット又は少なくともカドミウム含量が非常に少ない量子ドットを使用することが好適である。有機蛍光体を、波長変換器110に使用することもできる。有機蛍光体は、ポリマー(例えばシリコーン、PMMA、PET)といったマトリクス材料において分子状に溶解/分散していてよい。適切な有機蛍光体材料の例としては、ペリレン誘導体に基づいた有機ルミネッセンス材料であり、例えばBASF社によってLumogen(登録商標)の名前で販売されている化合物が挙げられる。適切な化合物の例は、Lumogen(登録商標)F Red305、Lumogen(登録商標)F Orange240、Lumogen(登録商標)F Yellow083及びLumogen(登録商標)F Yellow170が挙げられるが、これらに限定されない。 The wavelength converter 110 preferably has a smooth surface (ie, a polished surface) and is in the shape of a rod or rod (ie, elongated) as shown in FIG. The compressible optical elements 108, 112 are preferably a silicone material or polytetrafluoroethylene (PTFE) having a refractive index set to be lower than 1.4 and even lower than 1.2. ). In addition, the silicone material and PTFE efficiently conduct heat to a heat sink (not shown) contained within the support structure 102,104. The wavelength converter 110 is preferably made of Ce-doped yttrium aluminum garnet (YAG, Y 3 AL 5 O 12 ), lutetium aluminum garnet (LuAG), LuGaAG or LUYAG. YAG, LUAG, LuGaAG or LuYAG converts light from a short wavelength to a long wavelength. The wavelength converter is essentially (M I 1-xy M II x M III y ) 3 (M IV 1-z M v z ) 5 O 12- (where M I is Y, Lu Or a group comprising a mixture thereof, wherein M II is selected from a group comprising Gd, La, Yb or a mixture thereof, and M III comprises a group comprising Tb, Pr, Ce, Er, Nd, Eu or a mixture thereof And M IV is Al, M V is selected from the group comprising Ga, Sc or mixtures thereof, 0 < x < 1, 0 < y < 0.1, 0 < z < l) (M I 1-xy M II x , M III y ) 2 O 3− (where M I is selected from the group comprising Y, Lu or mixtures thereof; M II represents Gd, La, Selected from the group comprising Yb or mixtures thereof, and M III is Tb, Pr, Ce, Er, Nd , Eu, Bi, Sb or a mixture thereof, 0 < x < 1, 0 < y < 0.1); (M I1 -xy M II x M III y ) S 1 -Z Se z- (where M I is selected from the group comprising Ca, Sr, Mg, Ba or mixtures thereof, and M II is Ce, Eu, Mn, Tb, Sm, Pr, Sb, Sn or M III is selected from the group comprising the mixture, M III is selected from the group comprising K, Na, Li, Rb, Zn or mixtures thereof, 0 < x < 0.01, 0 < y < 0.05, 0 < z < l); (M I 1-xy M II x M III y ) O (where M I is selected from the group comprising Ca, Sr, Mg, Ba or mixtures thereof; II is selected Ce, Eu, Mn, Tb, Sm, from the group comprising Pr or a mixture thereof M III is, K, Na, Li, Rb , are chosen from the group comprising Zn or mixtures thereof, 0 <x <0.1,0 <y < a 0.1); (M I 2- x M II x M III 2 ) O 7- (wherein M 1 is selected from the group comprising La, Y, Gd, Lu, Ba, Sr or mixtures thereof, and M II is Eu, Tb, Pr, Ce, Nd, (M I 1− is selected from the group comprising Sm, Tm or mixtures thereof; M III is selected from the group comprising Hf, Zr, Ti, Ta, Nb or mixtures thereof; 0 < x < 1); x M II x M III 1-y M IV y ) O 3- (where M I is selected from the group comprising Ba, Sr, Ca, La, Y, Gd, Lu or mixtures thereof, and M II is Is it a group containing Eu, Tb, Pr, Ce, Nd, Sm, Tm or mixtures thereof? Is selected, M III is Hf; Zr, Ti, Ta, is selected from the group comprising Nb or mixtures thereof, M IV is selected Al, Ga, Sc, from the group comprising Si or a mixture thereof, <x < 0.1, 0 < y < 0.1); or a material selected from the group comprising mixtures thereof. Another wavelength converting material that can be used in the wavelength converter is a quantum dot. Quantum dots are usually small crystals of semiconductor material with a width or diameter of only a few nanometers. Such quantum dots are incorporated into matrix materials such as polymers (silicone, PMMA, PET) or ceramic / glassy materials. When excited by incident light, the quantum dots emit light of a color determined by the crystal size and material. Therefore, a specific color of light can be generated by adapting the size of the quantum dots. The most known quantum dots with emission in the visible range are based on cadmium selenide (CdSe) with shells such as cadmium sulfide (CdS) and zinc sulfide (ZnS). Cadmium-free quantum dots such as indium phosphide (InP), copper indium sulfide (CuInS2) and / or silver indium sulfide (AgInS2) can also be used. Quantum dots exhibit a very narrow emission band and therefore a saturated color. Furthermore, the emission color can be easily adjusted by adapting the size of the quantum dots. Any type of quantum dot known in the art may be used in the present invention. However, for reasons of safety and consideration for the environment, it is preferable to use cadmium-free quantum dots or at least quantum dots with a very low cadmium content. Organic phosphors can also be used for the wavelength converter 110. The organic phosphor may be dissolved / dispersed in a molecular form in a matrix material such as a polymer (eg, silicone, PMMA, PET). Examples of suitable organic phosphor materials are organic luminescent materials based on perylene derivatives, for example compounds sold under the name Lumogen® by the company BASF. Examples of suitable compounds include, but are not limited to, Lumogen® F Red305, Lumogen® F Orange240, Lumogen® F Yellow083 and Lumogen® F Yellow170.

使用時、LED106は、第1の波長範囲の光を放射し、当該光は、圧縮可能な光学要素108を通り、波長変換器110内へと、光入射面を介して導かれる。波長変換器110に入る第1の波長範囲の光の一部が、第2の波長範囲の光に変換され、変換処理の後、当該光は、ランダムな方向に放射される。変換された光の一部と、変換されていない部分とは、波長変換器110と周囲媒体との界面に衝突する。屈折率の違いにより、波長変換器110と光学要素108、112との界面に衝突する光は、全反射(TIR)する可能性が高く、したがって、波長変換器110内へと反射されて戻る可能性が高い。波長変換器を出る光は、反射層を含んでいてもよい支持構造体によって反射される。波長変換器110の光出射面を、光を放射するように構成し、波長変換器110の他の表面を、光を反射するように構成することによって、光は、波長変換器110の光出射面に向けられる。波長変換器110の光出射面は、ここの例では、波長変換器110の光入射面に対して、非ゼロの角度を有する(例えば垂直である)。波長変換器110は、実施形態では、ロッドの形状を有する。波長変換器110の光出射面の面積は、光入力面よりも小さいので、輝度が増加する。波長変換器110内で光が変換されると、エネルギーが消散され、熱が生成される。光学要素108、112は、有利なことに、上記されたように、ヒートシンク(図示せず)を含む支持構造体102、104を、波長変換器110に熱的に結合させ、熱は、光学要素108、112を介して伝達され、したがって、波長変換器110は冷却される。   In use, the LED 106 emits light in a first wavelength range that is directed through the compressible optical element 108 and into the wavelength converter 110 via the light incident surface. A part of the light in the first wavelength range entering the wavelength converter 110 is converted into light in the second wavelength range, and after the conversion process, the light is emitted in a random direction. A part of the converted light and a part that is not converted collide with the interface between the wavelength converter 110 and the surrounding medium. Due to the difference in refractive index, light impinging on the interface between the wavelength converter 110 and the optical elements 108 and 112 is likely to be totally reflected (TIR), and can therefore be reflected back into the wavelength converter 110. High nature. Light exiting the wavelength converter is reflected by a support structure that may include a reflective layer. The light exit surface of the wavelength converter 110 is configured to emit light, and the other surface of the wavelength converter 110 is configured to reflect light, so that the light is emitted from the wavelength converter 110. Directed to the surface. In this example, the light exit surface of the wavelength converter 110 has a non-zero angle with respect to the light entrance surface of the wavelength converter 110 (for example, it is perpendicular). In the embodiment, the wavelength converter 110 has a rod shape. Since the area of the light exit surface of the wavelength converter 110 is smaller than that of the light input surface, the luminance increases. When light is converted in the wavelength converter 110, energy is dissipated and heat is generated. The optical elements 108, 112 advantageously thermally couple the support structure 102, 104, including a heat sink (not shown), to the wavelength converter 110, as described above, and the heat is transmitted to the optical element. 108, 112, and thus the wavelength converter 110 is cooled.

図2は、本発明の別の実施形態による照明デバイス200の側面図である。図1に示される実施形態と比較して、圧縮可能な光学要素108、112がない。したがって、空隙202が、波長変換器110と支持構造体の第2の部分104との間に形成され、当該空隙に、LED106が提供される。空隙202は、100マイクロメートル未満、好適には50マイクロメートル未満、及び、最も好適には20マイクロメートル未満である。空隙202は、LED106と光入射面との光学的接触が妨げられない一方で、波長変換器110を支持構造体からある距離に依然として保持するように、LED106からある距離に支持構造体104に作成される小型支持体(図示せず)によって実現される。空隙202は、支持構造体102、104と波長変換器110とを光学的に分離する一方で、依然として、大量の熱伝達を可能にする。これは、空気の薄層は、効率的な熱導体だからである。更に、波長変換器110からの熱を、支持構造体の第1の部分に伝導するために、支持構造体の第1の部分102と波長変換器110との間の空隙を使用することも可能である。支持構造体の第2の部分104と波長変換器110との間の具現化と同様に、支持構造体と波長変換器110との間に、ある距離を作るように、支持構造体の第1の部分102に小型支持体(図示せず)が作成される。支持構造体102、104は更に、ヒートシンク(図示せず)を含み、これにより、支持構造体は、使用時に、波長変換器110及びLED106によって生成された熱を吸収することができる。支持構造体102、104は、ヒートシンクとして機能してもよい。   FIG. 2 is a side view of a lighting device 200 according to another embodiment of the invention. Compared to the embodiment shown in FIG. 1, there are no compressible optical elements 108,112. Accordingly, an air gap 202 is formed between the wavelength converter 110 and the second portion 104 of the support structure, and the LED 106 is provided in the air gap. The air gap 202 is less than 100 micrometers, preferably less than 50 micrometers, and most preferably less than 20 micrometers. An air gap 202 is created in the support structure 104 at a distance from the LED 106 so that optical contact between the LED 106 and the light incident surface is not prevented while still maintaining the wavelength converter 110 at a distance from the support structure. This is realized by a small support (not shown). The air gap 202 optically separates the support structures 102, 104 and the wavelength converter 110 while still allowing a large amount of heat transfer. This is because a thin layer of air is an efficient heat conductor. In addition, the air gap between the first portion 102 of the support structure and the wavelength converter 110 can be used to conduct heat from the wavelength converter 110 to the first portion of the support structure. It is. Similar to the implementation between the second portion 104 of the support structure and the wavelength converter 110, the first of the support structure so as to create a distance between the support structure and the wavelength converter 110. A small support (not shown) is formed on the portion 102 of the substrate. Support structure 102, 104 further includes a heat sink (not shown), which allows the support structure to absorb heat generated by wavelength converter 110 and LED 106 in use. The support structures 102, 104 may function as a heat sink.

支持構造体の第1の部分102は、当該第1の部分102が、支持構造体の第2の部分104に向かって、矢印A1によって示される方向に沿って、固定位置になるように旋回できるように、当該第2の部分104に旋回可能に接続される。固定位置は、維持されることで、波長変換器110がしっかりと保持される。第1の部分は、ロック機構(図示せず)によって当該固定位置に保持される。ロック機構は、スナップロックといった任意の既知のロック機構、又は、ばね若しくは他の単純な機械式構成要素であってよい。図1に示される実施形態と同様に、第1の部分102を、第2の部分104から離れるように旋回させることによって、波長変換器110は、もはや、第1の部分102と第2の部分104との間にしっかりと保持されなくなり、これにより、交換可能な波長変換器110が、異なる特性を有する別の交換可能な波長変換器に置き換えられる。したがって、波長変換器110は、ロック機構を介してロック位置にある支持構造体に離脱可能に接続される。   The first part 102 of the support structure can be pivoted so that the first part 102 is in a fixed position along the direction indicated by the arrow A1 towards the second part 104 of the support structure. In this way, the second portion 104 is pivotally connected. By maintaining the fixed position, the wavelength converter 110 is firmly held. The first portion is held in the fixed position by a lock mechanism (not shown). The locking mechanism may be any known locking mechanism, such as a snap lock, or a spring or other simple mechanical component. Similar to the embodiment shown in FIG. 1, by turning the first portion 102 away from the second portion 104, the wavelength converter 110 no longer has the first portion 102 and the second portion. 104, which replaces the replaceable wavelength converter 110 with another replaceable wavelength converter having different characteristics. Therefore, the wavelength converter 110 is detachably connected to the support structure in the lock position via the lock mechanism.

次に、図3を参照するに、上記2つの実施形態とは異なり、照明デバイス330が、一部品である支持構造体306を含む本発明の一実施形態が示される。3つのLEDとして示される3つの光源106と、波長変換器110とがある。波長変換器110と支持構造体306とは、上記されたように、空隙によって離されている。空隙は、空気の薄層によって、波長変換器からの熱を、ヒートシンク(図示せず)を含む支持構造体に伝導することを可能にする。LED106は更に、ヒートシンクと熱接触している。図3に示される実施形態では、支持構造体は更に、2つの突出部302を含み、波長変換器は、2つの対応する凹部304を含む。これらは、組み合わされて、ロック機構を提供する。突出部302は、可撓性があり、又は、波長変換器110の挿入を可能にするように成形される。したがって、波長変換器110が、ロック位置に向けて支持構造体306内に挿入されると、突出部302は、一時的に変形されて、その後に、凹部304に係合し、これにより、波長変換器の位置が維持される。したがって、ユーザは、波長変換器110を支持構造体306内に挿入することができる。波長変換器110は、突出部302と凹部304とが互いに係合することによって、固定位置にロックされる。同じように、波長変換器110は、少量の力を使用することによって、突出部302が凹部304からロック解除されて取り外すことができ、これにより、波長変換器110は、突出部302及び凹部304によって形成されるロック機構を介して、ロック位置にある支持構造体に、離脱可能に接続される。支持構造体が反射層を含む応用では、空隙は、したがって、当該反射層と波長変換器との間に形成される。波長変換器及び支持構造体は更に、波長変換器の第1の部分は、支持構造体に接触する一方で、波長変換器の第2の部分は、空隙によって支持構造体から離されているように構成されてもよい。   Referring now to FIG. 3, an embodiment of the present invention is shown in which, unlike the two embodiments above, the lighting device 330 includes a support structure 306 that is a single piece. There are three light sources 106, shown as three LEDs, and a wavelength converter 110. The wavelength converter 110 and the support structure 306 are separated by a gap as described above. The air gap allows a thin layer of air to conduct heat from the wavelength converter to a support structure that includes a heat sink (not shown). The LED 106 is further in thermal contact with the heat sink. In the embodiment shown in FIG. 3, the support structure further includes two protrusions 302 and the wavelength converter includes two corresponding recesses 304. These are combined to provide a locking mechanism. The protrusion 302 is flexible or shaped to allow the wavelength converter 110 to be inserted. Thus, when the wavelength converter 110 is inserted into the support structure 306 toward the locked position, the protrusion 302 is temporarily deformed and then engages the recess 304, thereby causing the wavelength The position of the transducer is maintained. Thus, the user can insert the wavelength converter 110 into the support structure 306. The wavelength converter 110 is locked in a fixed position by the protrusion 302 and the recess 304 engaging with each other. Similarly, the wavelength converter 110 can be removed by removing the protrusion 302 from the recess 304 by using a small amount of force, so that the wavelength converter 110 can be removed from the protrusion 302 and the recess 304. Is detachably connected to the support structure in the locked position via the locking mechanism formed by In applications where the support structure includes a reflective layer, an air gap is thus formed between the reflective layer and the wavelength converter. The wavelength converter and the support structure may further be such that the first portion of the wavelength converter contacts the support structure while the second portion of the wavelength converter is separated from the support structure by an air gap. May be configured.

図4では、図3に示される実施形態と同様に、波長変換器110を支持構造体306に離脱可能に接続する機構を含む本発明の別の実施形態が示される。図4に示される実施形態では、支持構造体306は、図3における実施形態と同様に、突出部302を含むが、照明デバイスは更に、波長変換器110を部分的に囲み、光源106側の光入射面又は光出射面を覆わない熱伝導層402を含む。熱伝導層402は、波長変換器110からの熱を、ヒートシンク(図示せず)を含む支持構造体306に伝導するために、支持構造体306に接触している。図3に示される実施形態と対照して、熱伝導層402は、突出部302に対応する凹部を含み、これにより、突出部302は凹部と係合して、波長変換器110を、突出部302及び凹部によって形成されるロック機構を介して、支持構造体306に対してロック位置にしっかりと保持する。   In FIG. 4, similar to the embodiment shown in FIG. 3, another embodiment of the present invention is shown that includes a mechanism for releasably connecting the wavelength converter 110 to the support structure 306. In the embodiment shown in FIG. 4, the support structure 306 includes a protrusion 302, similar to the embodiment in FIG. 3, but the lighting device further partially surrounds the wavelength converter 110 and is on the light source 106 side. A heat conductive layer 402 that does not cover the light incident surface or the light output surface is included. The thermally conductive layer 402 is in contact with the support structure 306 to conduct heat from the wavelength converter 110 to the support structure 306 that includes a heat sink (not shown). In contrast to the embodiment shown in FIG. 3, the thermally conductive layer 402 includes a recess corresponding to the protrusion 302, whereby the protrusion 302 engages the recess and causes the wavelength converter 110 to move. It is securely held in a locked position relative to the support structure 306 via a locking mechanism formed by 302 and a recess.

当業者によって容易に実現されるように、突出部は、支持構造体における対応する凹部と係合するように、波長変換器110から突出するように同様に配置されてもよい。   As readily realized by those skilled in the art, the protrusions may be similarly arranged to protrude from the wavelength converter 110 to engage corresponding recesses in the support structure.

次に、図5を参照するに、波長変換器110を離脱可能に接続する機構を含む本発明の別の実施形態の側面図が示される。照明デバイス500は、支持構造体502と、光源106と、圧縮可能な光学要素108とを含む。照明デバイス500は更に、光方向転換要素504を含む。波長変換器110を、支持構造体502に離脱可能に接続するために、波長変換器110は、使用時、支持構造体502の一部と、光方向転換要素504との間にクランプされる。例えばユーザは、波長変換器110を、指示矢印A2に沿って挿入する。したがって、波長変換器110が置換される場合、波長変換器110は、クランプ位置から、反対方向に引くことによって取り外される。なお、波長変換器110が固定位置にある場合、光方向転換要素504は、波長変換器110の光出射面と光学的に接触している。クランピングを容易にするために、支持構造体502の一部と光方向転換要素504との間の距離は、波長変換器110よりも少し大きい。また、ロック機構(図示せず)を使用して、波長変換器を定位置に維持する。更に、支持構造体502の一部と光方向転換要素504との間の距離は、波長変換器110よりも少し小さくて、支持構造体502の一部は、波長変換器110を挿入できるように少し可撓性があってよい。光方向転換要素504は、例えばコリメータ、レンズ、プリズム又は光の方向を転換する任意の他の既知の光学素子であってよい。   Referring now to FIG. 5, a side view of another embodiment of the present invention including a mechanism for releasably connecting the wavelength converter 110 is shown. The lighting device 500 includes a support structure 502, a light source 106, and a compressible optical element 108. The lighting device 500 further includes a light redirecting element 504. In order to releasably connect the wavelength converter 110 to the support structure 502, the wavelength converter 110 is clamped between a portion of the support structure 502 and the light redirecting element 504 in use. For example, the user inserts the wavelength converter 110 along the instruction arrow A2. Thus, when the wavelength converter 110 is replaced, the wavelength converter 110 is removed by pulling in the opposite direction from the clamping position. When the wavelength converter 110 is in a fixed position, the light redirecting element 504 is in optical contact with the light exit surface of the wavelength converter 110. To facilitate clamping, the distance between a portion of the support structure 502 and the light redirecting element 504 is slightly larger than the wavelength converter 110. In addition, a locking mechanism (not shown) is used to maintain the wavelength converter in place. Further, the distance between a portion of the support structure 502 and the light redirecting element 504 is slightly smaller than the wavelength converter 110 so that a portion of the support structure 502 can insert the wavelength converter 110. There may be a little flexibility. The light redirecting element 504 may be, for example, a collimator, a lens, a prism, or any other known optical element that redirects light.

別の実施形態では、照明システムが、上記実施形態の何れかによる照明デバイスと、波長変換器の少なくとも1つの特性及び/又は波長変換器の光出射面によって放射される光の少なくとも1つの特性を検出する検出器とを含む。照明システムは更に、検出器と光源とに接続される制御ユニットを含む。制御ユニットは、波長変換器及び/又は波長変換器の光出射面によって放射された光の検出された特性に基づいて、光源を制御する。   In another embodiment, an illumination system comprises an illumination device according to any of the above embodiments and at least one characteristic of a wavelength converter and / or at least one characteristic of light emitted by a light exit surface of the wavelength converter. And a detector to detect. The illumination system further includes a control unit connected to the detector and the light source. The control unit controls the light source based on the detected characteristics of the light emitted by the wavelength converter and / or the light exit surface of the wavelength converter.

検出器は、例えば厚さ、幅又は長さといった波長変換器の幾何学的寸法を検出する。検出器は、これに加えて又は代えて、スペクトル、色又は輝度といった光出力の1つ以上の特徴を検出してもよい。制御ユニットは、この場合、例えば検出された光出力に基づいて光源を駆動し、これにより、必要な光出力、色又はスペクトルが得られるように光源を制御する。検出器は、これの加えて又は代えて、波長変換器の温度を検出する。制御ユニットは、この場合、検出された温度に基づいて光源を駆動し、これにより、例えば過熱を阻止する。光方向転換要素は、例えば光方向転換要素に可撓性がある(例えばシリコーンで作られる)ことによって、又は、光変換器と光方向転換要素との間に、圧縮可能な光学材料を使用することによって、光変換器と光学接触していてもよい。   The detector detects the geometric dimension of the wavelength converter, eg thickness, width or length. The detector may additionally or alternatively detect one or more characteristics of the light output such as spectrum, color or brightness. The control unit in this case drives the light source, for example based on the detected light output, thereby controlling the light source so that the required light output, color or spectrum is obtained. In addition to or instead of this, the detector detects the temperature of the wavelength converter. The control unit in this case drives the light source based on the detected temperature, thereby preventing, for example, overheating. The light redirecting element uses a compressible optical material, for example by making the light redirecting element flexible (eg made of silicone) or between the light transducer and the light redirecting element In some cases, the optical converter may be in optical contact.

上記実施形態において説明される波長変換器は、幾つかの実施形態では、本明細書において図示されるものよりも大きい場合も又は小さい場合もある。波長変換器は、支持構造体の様々な部分間の間隙の部分を埋めても、支持構造体から延出してもよい。   The wavelength converter described in the above embodiments may be larger or smaller than that illustrated herein in some embodiments. The wavelength converter may fill or extend from the support structure between the gaps between the various parts of the support structure.

本発明は、その特定の例示的な実施形態を参照して説明されたが、多くの様々な変更態様、修正態様等が当業者には明らかとなろう。例えば光源は、好適には、固体光エミッタである。固体光エミッタの例は、発光ダイオード(LED)、有機発光ダイオード(OLED)又は例えばレーザダイオードである。固体光エミッタは、比較的費用効果的な光源であり、一般に、高価ではなく、比較的高効率であり、長寿命なので、使用される。使用される固体光源は、その高効率によって、好適には、UV、紫又は青色光源である。照明デバイスは更に、波長変換器と周囲材料との界面において変換及び反射されない光を、波長変換器に戻すように反射する鏡も含む。照明デバイスは更に、様々な光源を方向転換させる及び/又は組み合わせる追加の光学要素を含んでもよい。   Although the present invention has been described with reference to specific exemplary embodiments thereof, many various changes, modifications, and the like will be apparent to those skilled in the art. For example, the light source is preferably a solid state light emitter. Examples of solid state light emitters are light emitting diodes (LEDs), organic light emitting diodes (OLEDs) or eg laser diodes. Solid state light emitters are relatively cost effective light sources and are generally used because they are not expensive, are relatively efficient and have a long lifetime. The solid state light source used is preferably a UV, violet or blue light source due to its high efficiency. The illumination device further includes a mirror that reflects light that is not converted and reflected at the interface between the wavelength converter and the surrounding material back to the wavelength converter. The illumination device may further include additional optical elements that redirect and / or combine various light sources.

更に、開示される実施形態への変更は、図面、開示内容及び添付の請求項を検討することにより、請求項に係る発明を実施する当業者によって理解され、実現可能である。請求項において、「含む」との用語は、他の要素又はステップを排除せず、不定冠詞「a」又は「an」は、複数形を排除しない。特定の手段が相互に異なる従属項に記載されることだけで、組み合わせを有利に使用することができないことを示すものではない。
Further, changes to the disclosed embodiments can be understood and realized by those skilled in the art of practicing the claimed invention upon review of the drawings, the disclosure, and the appended claims. In the claims, the term “comprising” does not exclude other elements or steps, and the indefinite article “a” or “an” does not exclude a plurality. The mere fact that certain measures are recited in mutually different dependent claims does not indicate that a combination cannot be used to advantage.

Claims (15)

ロック機構を含む支持構造体と、
前記支持構造体に接触して配置される光源と、
第1の波長範囲から第2の波長範囲に光を変換し、光を受け取る光入射面と光を放射する光出射面とを有する波長変換器と、
を含み、
前記波長変換器は、前記ロック機構を介してロック位置にある前記支持構造体に離脱可能に接続され、前記光入射面は、前記光源と光学的に接触して配置される、照明デバイス。
A support structure including a locking mechanism;
A light source disposed in contact with the support structure;
A wavelength converter that converts light from a first wavelength range to a second wavelength range and has a light incident surface that receives light and a light exit surface that emits light;
Including
The wavelength converter is detachably connected to the support structure in a locked position via the locking mechanism, and the light incident surface is disposed in optical contact with the light source.
前記支持構造体は、前記光源に熱的に結合されるヒートシンクを含む、請求項1に記載の照明デバイス。   The lighting device of claim 1, wherein the support structure includes a heat sink that is thermally coupled to the light source. 前記ヒートシンクは、前記波長変換器に熱的に結合される、請求項2に記載の照明デバイス。   The lighting device of claim 2, wherein the heat sink is thermally coupled to the wavelength converter. 前記波長変換器は、100マイクロメートル未満、好適には50マイクロメートル未満、及び、最も好適には20マイクロメートル未満である空隙によって、前記ヒートシンクから離されている、請求項3に記載の照明デバイス。   4. A lighting device according to claim 3, wherein the wavelength converter is separated from the heat sink by an air gap that is less than 100 micrometers, preferably less than 50 micrometers, and most preferably less than 20 micrometers. . 前記支持構造体は更に、第1の部分と第2の部分とを含み、前記第1の部分は、前記ロック機構が前記第1の部分を、前記第2の部分に対して固定位置に維持し、これにより、前記波長変換器が前記第1の部分と前記第2の部分との間にしっかりと保持される位置になるように、前記第2の部分に向かって移動可能である、請求項1に記載の照明デバイス。   The support structure further includes a first portion and a second portion, wherein the locking mechanism maintains the first portion in a fixed position relative to the second portion. And thereby, the wavelength converter is movable toward the second part such that the wavelength converter is in a position that is firmly held between the first part and the second part. Item 2. The lighting device according to Item 1. 前記光源と前記波長変換器の前記光入射面との間であって、かつ、前記光源と前記波長変換器の前記光入射面とに接触して配置され、前記光源からの光を前記波長変換器に導く圧縮可能な光学要素を更に含む、請求項5に記載の照明デバイス。   Between the light source and the light incident surface of the wavelength converter, and disposed in contact with the light source and the light incident surface of the wavelength converter, the light from the light source is converted into the wavelength. 6. The lighting device of claim 5, further comprising a compressible optical element that leads to a vessel. 前記圧縮可能な光学要素は、1.4よりも低い、好適には1.2未満の屈折率を有する、請求項6に記載の照明デバイス。   7. Illumination device according to claim 6, wherein the compressible optical element has a refractive index lower than 1.4, preferably less than 1.2. 前記波長変換器と前記支持構造体との間であって、かつ、前記波長変換器と前記支持構造体とに接触して配置される圧縮可能な光学要素を更に含み、前記圧縮可能な光学要素は、前記圧縮可能な光学要素と前記波長変換器との界面において屈折される光を反射する、請求項4に記載の照明デバイス。   The compressible optical element further includes a compressible optical element disposed between the wavelength converter and the support structure and in contact with the wavelength converter and the support structure. 5. The lighting device of claim 4, which reflects light that is refracted at an interface between the compressible optical element and the wavelength converter. 前記圧縮可能な光学要素の厚さは、100マイクロメートル未満であり、好適には20マイクロメートル未満である、請求項6又は8に記載の照明デバイス。   9. A lighting device according to claim 6 or 8, wherein the thickness of the compressible optical element is less than 100 micrometers, preferably less than 20 micrometers. 前記圧縮可能な光学要素は、熱伝導性であり、好適には約1W/mKを上回る熱伝導率を有する、請求項6又は8に記載の照明デバイス。   9. A lighting device according to claim 6 or 8, wherein the compressible optical element is thermally conductive, preferably having a thermal conductivity greater than about 1 W / mK. 前記支持構造体は、第2の部分に旋回可能に接続される第1の部分を含み、前記第1の部分は、ロック位置となるように、前記第2の部分に向かって旋回可能であり、これにより、前記波長変換器が前記第1の部分と前記第2の部分との間にしっかりと保持される、請求項1に記載の照明デバイス。   The support structure includes a first portion pivotably connected to a second portion, the first portion being pivotable toward the second portion so as to be in a locked position. The illumination device of claim 1, whereby the wavelength converter is securely held between the first portion and the second portion. 前記支持構造体は更に、突出部を含み、前記波長変換器は、前記突出部に対応する凹部を含み、前記突出部は、前記波長変換器を前記支持構造体に対してロック位置にしっかりと保持するように前記凹部に係合する、請求項1に記載の照明デバイス。   The support structure further includes a protrusion, and the wavelength converter includes a recess corresponding to the protrusion, and the protrusion firmly holds the wavelength converter in a locked position with respect to the support structure. The lighting device of claim 1, wherein the lighting device engages the recess to hold. 前記支持構造体は更に、突出部を含み、前記波長変換器は更に、前記波長変換器を部分的に取り囲む熱伝導層を含み、前記熱伝導層は、前記波長変換器が前記支持構造体に接続されると、前記支持構造体に接触し、前記熱伝導層は、前記突出部に対応する凹部を含み、前記突出部は、前記波長変換器を前記支持構造体に対してロック位置にしっかりと保持するように前記凹部に係合する、請求項1に記載の照明デバイス。   The support structure further includes a protrusion, the wavelength converter further includes a heat conducting layer partially surrounding the wavelength converter, and the heat conducting layer is formed by the wavelength converter on the support structure. When connected, it contacts the support structure, and the thermally conductive layer includes a recess corresponding to the protrusion, the protrusion firmly locking the wavelength converter relative to the support structure. The lighting device according to claim 1, wherein the lighting device is engaged with the recess so as to be held. 前記光出射面に光学的に接続され、前記波長変換器を、光方向転換要素と前記支持構造体との間に離脱可能に保持する前記光方向転換要素を更に含む、請求項1に記載の照明デバイス。   The light redirecting element of claim 1, further comprising the light redirecting element optically connected to the light exit surface and releasably holding the wavelength converter between the light redirecting element and the support structure. Lighting device. 請求項1乃至14の何れか一項に記載の照明デバイスを含む照明システムであって、
前記波長変換器の少なくとも1つの特性、及び/又は、前記波長変換器の前記光出射面によって放射される光の少なくとも1つの特性を検出する検出器と、
前記検出器及び前記光源に接続され、前記波長変換器及び/又は前記波長変換器の前記光出射面によって放射される光の検出された前記特性に基づいて、前記光源を制御する、制御ユニットと、
を含む、照明システム。
A lighting system comprising the lighting device according to any one of claims 1 to 14,
A detector for detecting at least one characteristic of the wavelength converter and / or at least one characteristic of light emitted by the light exit surface of the wavelength converter;
A control unit that is connected to the detector and the light source and controls the light source based on the detected property of light emitted by the wavelength converter and / or the light exit surface of the wavelength converter; ,
Including lighting system.
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